JPS6085570A - 不純物バンド伝導半導体装置 - Google Patents
不純物バンド伝導半導体装置Info
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- JPS6085570A JPS6085570A JP59190458A JP19045884A JPS6085570A JP S6085570 A JPS6085570 A JP S6085570A JP 59190458 A JP59190458 A JP 59190458A JP 19045884 A JP19045884 A JP 19045884A JP S6085570 A JPS6085570 A JP S6085570A
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の背景］
この発明は半導体装置の分野に関する。ミサイル防γ）
ｉ Ｊ３よび宇宙監視システムの設計要求は長波長赤外
（１−Ｗ Ｉ Ｒ）領域で動作可能な検知Ｌ１３よび踊
像システムに対する必要性を生み出した。これらのシス
テムにおいては、解像度、視野、動作湿度、応答性、検
知能、較正の容易性、および輻射耐性などのパラメータ
に対し臨界的精度が要求される。特に、解像度と視野を
改善する必要性は、Ｌ Ｗ Ｉ Ｆ＜検知器の高密庶、
大面積アレイに対する要求を起こした。これらのアレイ
から発生される大量のデータでは、熊手面上での信号処
理がデータリンクの要求を減少させることと同様、場面
の識別を可能にするために必要となろう３．シリコンベ
ースの装置はこれらの要求を満たすのによく適している
ように思われる。なぜなら、大規模集積化（ＬＳＩ）技
術はその技術分野に対し広範囲にわたって開発されてき
ており、モノリシックでハイブリッドな熊手面を作成づ
るために不純物シリコン半導体検知器技術と組合わｌる
口とが可能であるからである。
ｉ Ｊ３よび宇宙監視システムの設計要求は長波長赤外
（１−Ｗ Ｉ Ｒ）領域で動作可能な検知Ｌ１３よび踊
像システムに対する必要性を生み出した。これらのシス
テムにおいては、解像度、視野、動作湿度、応答性、検
知能、較正の容易性、および輻射耐性などのパラメータ
に対し臨界的精度が要求される。特に、解像度と視野を
改善する必要性は、Ｌ Ｗ Ｉ Ｆ＜検知器の高密庶、
大面積アレイに対する要求を起こした。これらのアレイ
から発生される大量のデータでは、熊手面上での信号処
理がデータリンクの要求を減少させることと同様、場面
の識別を可能にするために必要となろう３．シリコンベ
ースの装置はこれらの要求を満たすのによく適している
ように思われる。なぜなら、大規模集積化（ＬＳＩ）技
術はその技術分野に対し広範囲にわたって開発されてき
ており、モノリシックでハイブリッドな熊手面を作成づ
るために不純物シリコン半導体検知器技術と組合わｌる
口とが可能であるからである。
前）小のシステムは、しかしながら、核現象の存在およ
び影響の下で動作可能でなりればならない。
び影響の下で動作可能でなりればならない。
これらの条イ′１下では、検知器の出力部にＪ３いて核
輻射により誘起されるイオン化パルス（スパイク）は、
イ」胎内ノイズ成分を牙じさしこのＪ、うなシステムの
、微弱な標的を検知する１ｊヒカを低下さゼ、また熊手
面の出ノｊを確実に解釈Ｊるという重荷を増加させる。
輻射により誘起されるイオン化パルス（スパイク）は、
イ」胎内ノイズ成分を牙じさしこのＪ、うなシステムの
、微弱な標的を検知する１ｊヒカを低下さゼ、また熊手
面の出ノｊを確実に解釈Ｊるという重荷を増加させる。
したがって、検知および撮像システムの有用性はそのシ
ステムの核輻用に対する感度を低下させることにより高
められることができる。
ステムの核輻用に対する感度を低下させることにより高
められることができる。
このような輻射により誘起されるノイズは検知器の厚み
を減らずことにより減少させられるが、従来の不純物シ
リコン検知器の厚みを十分に減らすには検知器の性能を
１に牲にしなければならず、許容できない暗電流レベル
が生ずることや、光学的クロスｈ−りの増大や、応答異
常による低バツクグラウンドレベルにおりる機能低下な
どをもたらず。
を減らずことにより減少させられるが、従来の不純物シ
リコン検知器の厚みを十分に減らすには検知器の性能を
１に牲にしなければならず、許容できない暗電流レベル
が生ずることや、光学的クロスｈ−りの増大や、応答異
常による低バツクグラウンドレベルにおりる機能低下な
どをもたらず。
１９８０年１０月２３日に出願されたアメリカ合衆国特
許出願連続番号第１９９．８８’１に述べられているブ
ロックされた不純物バンド検知器は、核輻用環境での動
作という問題に幻する有効な解決を提供する。これらの
検知器の構造は、核輻射耐性および稠密に一定間隔で配
列されるアレイにお番プる隣接検知器間での光学的クロ
ストークの減少ということに関して固有の優秀性を示す
。さらに、ブロックされた不純物バンド検知器は記憶効
果、パルス波形の変化、非線形応答性、核輻躬により誘
起される応答性の変化などの不規則動作のタイプには影
響されないことを示している。この不規則動作は従来の
不純物シリコン光伝導性検知器で観察されている。結果
的に生ずる優れた周波数応答性および較正の安定性はセ
ンサシステムの機能の最適化において極めて重要４ｆ意
義をイボする。
許出願連続番号第１９９．８８’１に述べられているブ
ロックされた不純物バンド検知器は、核輻用環境での動
作という問題に幻する有効な解決を提供する。これらの
検知器の構造は、核輻射耐性および稠密に一定間隔で配
列されるアレイにお番プる隣接検知器間での光学的クロ
ストークの減少ということに関して固有の優秀性を示す
。さらに、ブロックされた不純物バンド検知器は記憶効
果、パルス波形の変化、非線形応答性、核輻躬により誘
起される応答性の変化などの不規則動作のタイプには影
響されないことを示している。この不規則動作は従来の
不純物シリコン光伝導性検知器で観察されている。結果
的に生ずる優れた周波数応答性および較正の安定性はセ
ンサシステムの機能の最適化において極めて重要４ｆ意
義をイボする。
しかしながら、検知器におりる用途に加えて、不純物バ
ンド伝導という１■念は他の装置に利用ぐぎるというこ
とはまた有益である。この＋ｌＷ念を援用した能動回路
素子は、たどえは、多くの応用用途を見い出すであろう
。このような回路素子は、マルチブレクリ−、プリアン
プおよび他の多くの能動装置を作成するのに用いられる
ひあろう。
ンド伝導という１■念は他の装置に利用ぐぎるというこ
とはまた有益である。この＋ｌＷ念を援用した能動回路
素子は、たどえは、多くの応用用途を見い出すであろう
。このような回路素子は、マルチブレクリ−、プリアン
プおよび他の多くの能動装置を作成するのに用いられる
ひあろう。
［発明の概要］
この発明の一般の目的は、不純物バンド伝導という概念
に基づいた新しく改良された半導体装置の一族を提供す
ることである。
に基づいた新しく改良された半導体装置の一族を提供す
ることである。
この発明に従って構成される半導体ダイオードは、この
装置内での自由電荷担体の熱生成を無視できる温度での
動作を目的としている。ダイオードは、金属型の伝導性
を示すように十分な濃度の第１の伝導型の不純物を有す
る第１の半導体領域を含む。第２の半導体領域は、第１
の伝導型の不純物の十分な濃度を有し、その内部に不純
物エネルギーバンドを作る。さらに、第２の半導体領域
にお（プる第２の伝導型不純物の温度は第１の伝導型不
純物の濃度の半分より低い。最後に、第１および第２の
半導体領域の間のブロッキング領域は十分に低い不純物
濃度を有し、実質的に不純物伝導機構による電荷輸送は
この内部では全く生じない。
装置内での自由電荷担体の熱生成を無視できる温度での
動作を目的としている。ダイオードは、金属型の伝導性
を示すように十分な濃度の第１の伝導型の不純物を有す
る第１の半導体領域を含む。第２の半導体領域は、第１
の伝導型の不純物の十分な濃度を有し、その内部に不純
物エネルギーバンドを作る。さらに、第２の半導体領域
にお（プる第２の伝導型不純物の温度は第１の伝導型不
純物の濃度の半分より低い。最後に、第１および第２の
半導体領域の間のブロッキング領域は十分に低い不純物
濃度を有し、実質的に不純物伝導機構による電荷輸送は
この内部では全く生じない。
より特定的な実施例においては、第１の伝導型の不純物
は、シリコン中の砒素のようなドナー不純物、またはシ
リコン中のガリウムのようなアクセプタ不純物である。
は、シリコン中の砒素のようなドナー不純物、またはシ
リコン中のガリウムのようなアクセプタ不純物である。
他のより特定的な実施例においては、ブロッキング領域
は第１の半導体層と第２の半導体層とに挾まれるブロッ
キング層であり、第１のオーミックコンタクトが第１層
のブロッキング層と反対側に、第２のオーミンクコンタ
クトが第２の層のブロッキング層と反対側に設けられる
。
は第１の半導体層と第２の半導体層とに挾まれるブロッ
キング層であり、第１のオーミックコンタクトが第１層
のブロッキング層と反対側に、第２のオーミンクコンタ
クトが第２の層のブロッキング層と反対側に設けられる
。
この発明に従って構成されるトランジスタは、また、自
由電荷担体の熱生成が無視できる温度領域での動作を目
的として設計される。トランジスタは、十分な濃度の第
１の伝導型の不純物を有し、金属型の伝導性を示す半導
体コレクタと、同様な不純物！３度を右Ｊる半導体エミ
ッタ領域とを含む。
由電荷担体の熱生成が無視できる温度領域での動作を目
的として設計される。トランジスタは、十分な濃度の第
１の伝導型の不純物を有し、金属型の伝導性を示す半導
体コレクタと、同様な不純物！３度を右Ｊる半導体エミ
ッタ領域とを含む。
一方、そのベースは不純物エネルギーバンドを作るため
に十分な濶麿の第１の伝導型の不純物と、第１の伝導型
の不純物）農度の半分Ｊ、りも低い第２の伝導型の不純
物の温度とを備える。第１のブロッキング領域はベース
とコレクタどの間に挾まれ、一方、第２の１０ツキング
領域はベースとエミッタとを分離する。
に十分な濶麿の第１の伝導型の不純物と、第１の伝導型
の不純物）農度の半分Ｊ、りも低い第２の伝導型の不純
物の温度とを備える。第１のブロッキング領域はベース
とコレクタどの間に挾まれ、一方、第２の１０ツキング
領域はベースとエミッタとを分離する。
ダイオードについて同様に、第１のタイプの不純物はド
ナーまたはアク廿プタ不純物であり、まＩこ、Ａ−ミッ
クコンタク１〜がベース、 ｌ−ミッタおよびコレクタ
に付けられる。
ナーまたはアク廿プタ不純物であり、まＩこ、Ａ−ミッ
クコンタク１〜がベース、 ｌ−ミッタおよびコレクタ
に付けられる。
この発明さらに他の目的と特徴と利点は以下に図面を参
照して行なう詳細な説明において議論される。
照して行なう詳細な説明において議論される。
［発明の説明１
先行技術と比較して、この発明は新規なアブロ−ヂであ
るので、不純物半導体物質において生ずる伝導性のタイ
プに関する一般的な議論をこの詳細な説明に先立って行
なうのが有益であろう。この説明は、ｎ型物質（ドナー
不純物または欠陥を優勢に含む物質）に焦点を当てるが
、当業者は理解できるように、同様の解析はｐ型物質（
アクセプタ不純物または欠陥を優勢に含む物質）にも適
用される。
るので、不純物半導体物質において生ずる伝導性のタイ
プに関する一般的な議論をこの詳細な説明に先立って行
なうのが有益であろう。この説明は、ｎ型物質（ドナー
不純物または欠陥を優勢に含む物質）に焦点を当てるが
、当業者は理解できるように、同様の解析はｐ型物質（
アクセプタ不純物または欠陥を優勢に含む物質）にも適
用される。
ドナー濃度Ｎｏとアクセプタ濃度ＮＡ＜ＮＤを有し、自
由電荷担体の熱生成が無視できるような十分低い温度で
熱平衡状態にある半導体物質を考える。
由電荷担体の熱生成が無視できるような十分低い温度で
熱平衡状態にある半導体物質を考える。
この状況におりる３つの可能なドナー濃度に対ηるエネ
ルギー単位が第１図に示される。低ドナー濃度に対して
は、第１図（ａ）に示される状態が支配的であろう。こ
こで、ドナーおよびアクセプタは価電子帯と伝導帯との
間の禁止帯中に準位を作っている。特定の低温度におい
てづ°べてのキレリアは不純物準位上に凍結される。よ
く知られているように、これらの条件下においてすべて
のアクセプタは負に帯電され（これらは八−電荷と称さ
れる）またイオン化ドナー（Ｄ 電荷）の温度Ｎ０はア
クセプタ濃度Ｎａに等しい。
ルギー単位が第１図に示される。低ドナー濃度に対して
は、第１図（ａ）に示される状態が支配的であろう。こ
こで、ドナーおよびアクセプタは価電子帯と伝導帯との
間の禁止帯中に準位を作っている。特定の低温度におい
てづ°べてのキレリアは不純物準位上に凍結される。よ
く知られているように、これらの条件下においてすべて
のアクセプタは負に帯電され（これらは八−電荷と称さ
れる）またイオン化ドナー（Ｄ 電荷）の温度Ｎ０はア
クセプタ濃度Ｎａに等しい。
中性ドナー（Ｄ ）の濃度ＮＤ６ はしたがって次式
％式％（１）
で与えられる。２個の原子を結合さけるドナー（Ｄ−準
位と示される）の可能性−し完璧さのために第１図に含
まれる。しかしながら、このような状態はこの発明には
必要ではない、。
位と示される）の可能性−し完璧さのために第１図に含
まれる。しかしながら、このような状態はこの発明には
必要ではない、。
この低１〜ナー濶度において（，１、ドナーは１分に広
い間隔で配置ｙきれるので、トナー位置間での電子のト
ンネル現象は起こらない。この低温度にｄ５いては、こ
の物質は絶縁体とみなされることができるが、伝導帯へ
注入される電子または価電子帯へ注入される正孔にＪ、
り物質中を電流が流れてもよい。このような物質は便宜
上１型物質（この発明においてはこの低濃度系に（１３
いて、［１型どｐ型とを区別する必要はない）と称され
る。
い間隔で配置ｙきれるので、トナー位置間での電子のト
ンネル現象は起こらない。この低温度にｄ５いては、こ
の物質は絶縁体とみなされることができるが、伝導帯へ
注入される電子または価電子帯へ注入される正孔にＪ、
り物質中を電流が流れてもよい。このような物質は便宜
上１型物質（この発明においてはこの低濃度系に（１３
いて、［１型どｐ型とを区別する必要はない）と称され
る。
第１図（ｂ）はドナーの中ＩＳ １ｍの場合を示す図で
ある。ここで、不純物間距離は十分小さくなっておりド
ナー上の電子は占有されているドナー位置から占有され
ていないドナー位置へ素早くトンネルするかまたは゛ホ
ップ″することができる。
ある。ここで、不純物間距離は十分小さくなっておりド
ナー上の電子は占有されているドナー位置から占有され
ていないドナー位置へ素早くトンネルするかまたは゛ホ
ップ″することができる。
実際、ドナーレベルは伝導帯（Ｄ−状態から作られるバ
ンド）からエネルギー的に分離される゛″不純物バンド
″に取り込まれる。″不純物バンド″という言葉は、半
導体物質の禁止帯またはバンドギ１７ツプ内にあるエネ
ルギー準位の集合を意味している。ｍＰＸの中間レベル
においては、この物質の（１１１１電子帯または伝導帯
へ電荷担体を励起さける必要もなく、電荷の輸送はこれ
らのエネルギー単位間で物質中で生じることができる。
ンド）からエネルギー的に分離される゛″不純物バンド
″に取り込まれる。″不純物バンド″という言葉は、半
導体物質の禁止帯またはバンドギ１７ツプ内にあるエネ
ルギー準位の集合を意味している。ｍＰＸの中間レベル
においては、この物質の（１１１１電子帯または伝導帯
へ電荷担体を励起さける必要もなく、電荷の輸送はこれ
らのエネルギー単位間で物質中で生じることができる。
不純物バンドは必ずしも真のパバンド様″または拡張さ
れたエネルギー状態から作られるとは限らないが、しか
し、物質内の不純物または欠陥に局在づ−る状態から構
成されている。後者の揚台、電荷輸送は不純物または欠
陥位置間でホッピングまたはトンネリング型の運動によ
り生ずる。不純物バンド中の空の状態（Ｄ＋重電荷の数
は補償用のアクセプタの数に等しいので、２つの場合が
区別されねばならない。
れたエネルギー状態から作られるとは限らないが、しか
し、物質内の不純物または欠陥に局在づ−る状態から構
成されている。後者の揚台、電荷輸送は不純物または欠
陥位置間でホッピングまたはトンネリング型の運動によ
り生ずる。不純物バンド中の空の状態（Ｄ＋重電荷の数
は補償用のアクセプタの数に等しいので、２つの場合が
区別されねばならない。
１／２Ｎ［）＜ＮＡ ＜Ｎｏならば、不純物バンドは半
分未満しか満たされてｊ′３らヂ、不純物バンド中の電
荷担体は（負に帯電しｌこ）電子とみなされる。一方、
ＮＡ＜１／２ＮＤならば、不純物バンド中の電荷担体は
正に帯電した空の状態かまたは可動Ｄ“電荷である。Ｎ
ｏが中濃度領域にあり、かつＮＡ＜１／２Ｎ＋）である
物質はＤ型物質と称される。
分未満しか満たされてｊ′３らヂ、不純物バンド中の電
荷担体は（負に帯電しｌこ）電子とみなされる。一方、
ＮＡ＜１／２ＮＤならば、不純物バンド中の電荷担体は
正に帯電した空の状態かまたは可動Ｄ“電荷である。Ｎ
ｏが中濃度領域にあり、かつＮＡ＜１／２Ｎ＋）である
物質はＤ型物質と称される。
第１図（Ｃ）に示されるように、十分に高いドナー濃度
は″゛金属型″または縮小した伝導性を生ずる。ここで
、不純物バンドはエネルギー的に広がり、伝導帯および
／または［〕−バパンと市なり合う。この場合には、電
荷担体は、成る意味で、フェルミ準位より上にある負電
子おＪ、びフェルミ準位より下にある正の空の状態とみ
なりことができる。十分に高い８度を持ち゛金属型′°
の伝導性を示す物質は１１１ 型物質ど表わされる。
は″゛金属型″または縮小した伝導性を生ずる。ここで
、不純物バンドはエネルギー的に広がり、伝導帯および
／または［〕−バパンと市なり合う。この場合には、電
荷担体は、成る意味で、フェルミ準位より上にある負電
子おＪ、びフェルミ準位より下にある正の空の状態とみ
なりことができる。十分に高い８度を持ち゛金属型′°
の伝導性を示す物質は１１１ 型物質ど表わされる。
上述したように、アクセプタ単位から生ずる不純物バン
ドを有するｐ型物質に対しても同様の解析が適用される
。この場合、ＮＡが中濃度領域にあり、かつＮＩ）＜１
／２ＮＡ である物質はＡ型物質と表わされる。Ａ型物
質においては可動り十電荷の役割はく負に帯電した）八
−電荷によるとみなされる。さらに、十分高いアクレブ
タ溌度を持ち、金属型の伝導性を示ずｐ型物質はｐ 型
物質と表わされる。
ドを有するｐ型物質に対しても同様の解析が適用される
。この場合、ＮＡが中濃度領域にあり、かつＮＩ）＜１
／２ＮＡ である物質はＡ型物質と表わされる。Ａ型物
質においては可動り十電荷の役割はく負に帯電した）八
−電荷によるとみなされる。さらに、十分高いアクレブ
タ溌度を持ち、金属型の伝導性を示ずｐ型物質はｐ 型
物質と表わされる。
この発明により構成されるｎ型ジャンクションダイ本・
−ドの構造は第２図に側面断面図として示される。ｎ
層１０は十分にドナー不純物がドープされて金属型の伝
導性を示り。一方、Ｄ型層１２は不純物エネルギーバン
ドを形成するためにドナー不純物が十分な濃度にドープ
される。加えて、層１２にお【プるアクセプタ不純物濃
度はドナー濃度の半分未満に保たれる。これらの層は薄
いｉ型ブロッキング層１４により分離される。このｉ型
ブロッキングＢ１４においては、不純物バンドによる電
荷輸送は何も生じない。層１０．１２および１４の特性
は、もちろん、自由電荷担体の熱生成が無視できる十分
に低い温度での装置の動作に適用される。オーミックコ
ンタク１〜１６および１８はこのダイオードを電気回路
に接続するために層１０おにび１２に設けられる。
−ドの構造は第２図に側面断面図として示される。ｎ
層１０は十分にドナー不純物がドープされて金属型の伝
導性を示り。一方、Ｄ型層１２は不純物エネルギーバン
ドを形成するためにドナー不純物が十分な濃度にドープ
される。加えて、層１２にお【プるアクセプタ不純物濃
度はドナー濃度の半分未満に保たれる。これらの層は薄
いｉ型ブロッキング層１４により分離される。このｉ型
ブロッキングＢ１４においては、不純物バンドによる電
荷輸送は何も生じない。層１０．１２および１４の特性
は、もちろん、自由電荷担体の熱生成が無視できる十分
に低い温度での装置の動作に適用される。オーミックコ
ンタク１〜１６および１８はこのダイオードを電気回路
に接続するために層１０おにび１２に設けられる。
当業者はわかるように、類似のｐ型装置は薄いブロッキ
ング層に分離されたｐ 苦とΔ型層とから作ることがで
きる。
ング層に分離されたｐ 苦とΔ型層とから作ることがで
きる。
第２図のｎ型ジャンクションダイＡ−ドの動作は第３図
ないし第６図を用いて説明づることができる。第３図は
、単純化された］−ネルギーバンド図であり、順方向バ
イアス電位（１）＋ 側に負電位）が印加されているダ
イオードの状態を承り。第４図は、順方向バイアス時の
ダイオード内部におりる電界の分布を承り。一方、第５
図および第６図は逆方向バイアス電位に対するエネルギ
ーバンドと電界を表わす。これらの図においては１１＋
おにびＤ′？物質両方へのＡ−ミックコンタク１〜は
接合から十分遠くにある低電界領域に設【プられるとし
ている。斜線部２ｏおよび２２はイれぞれ［１＋ おＪ
：びＤ型領域中の電子により満Ｉこされている状態を表
わし、可動Ｄ および電荷２４を、有する。また、電子
２６おにび中性ドナー２８も示されている。
ないし第６図を用いて説明づることができる。第３図は
、単純化された］−ネルギーバンド図であり、順方向バ
イアス電位（１）＋ 側に負電位）が印加されているダ
イオードの状態を承り。第４図は、順方向バイアス時の
ダイオード内部におりる電界の分布を承り。一方、第５
図および第６図は逆方向バイアス電位に対するエネルギ
ーバンドと電界を表わす。これらの図においては１１＋
おにびＤ′？物質両方へのＡ−ミックコンタク１〜は
接合から十分遠くにある低電界領域に設【プられるとし
ている。斜線部２ｏおよび２２はイれぞれ［１＋ おＪ
：びＤ型領域中の電子により満Ｉこされている状態を表
わし、可動Ｄ および電荷２４を、有する。また、電子
２６おにび中性ドナー２８も示されている。
順方向バイアス状態においては、ｎ 層１０およびＤ層
１２はとらに伝導性を右するので、印加されるバイアス
のほとんどは薄いブロッキング層部に現われる。この結
果、ｎ中領域から素早くブロッキング層に注入される電
子２６がＤ壁領域にドリフ！−するＪ：うな方向にブロ
ッキング層中に強電界が生ずる。そこで、電子は弱電界
中の可動Ｄ１電荷と再結合づ゛る（または、たぶん、オ
ーミックコンタクト上に集められる）。その結果、電子
注入が容易に生じ、接合を介しての大電子流を生Ｊ゛る
ので、ダイオードの低順方向抵抗が得られる。
１２はとらに伝導性を右するので、印加されるバイアス
のほとんどは薄いブロッキング層部に現われる。この結
果、ｎ中領域から素早くブロッキング層に注入される電
子２６がＤ壁領域にドリフ！−するＪ：うな方向にブロ
ッキング層中に強電界が生ずる。そこで、電子は弱電界
中の可動Ｄ１電荷と再結合づ゛る（または、たぶん、オ
ーミックコンタクト上に集められる）。その結果、電子
注入が容易に生じ、接合を介しての大電子流を生Ｊ゛る
ので、ダイオードの低順方向抵抗が得られる。
タイオードの高い逆方向抵抗は、不純物バンドが存在し
ないので、ｎ＋型物質中の正の０士電荷２４がブロッキ
ング層中へ注入されないこと、およびＤ型物質中にはブ
ロッキング層に注入するために利用できる自由電子が存
在しないことにより生ずる。それゆえ、接合を介して電
流は流れない。
ないので、ｎ＋型物質中の正の０士電荷２４がブロッキ
ング層中へ注入されないこと、およびＤ型物質中にはブ
ロッキング層に注入するために利用できる自由電子が存
在しないことにより生ずる。それゆえ、接合を介して電
流は流れない。
さらに、先行出願（１９８０年１０月２３０に出願の連
続番号第１９９，８１Ｌその内容は本明細書において参
照により援用ツる。）において説明されているように、
ｉ−Ｄ界面近傍のＤ型物質中にはＤ＋重電荷欠乏してい
る１、補償用アクセプタに伺随する負電荷は非可動なの
で第６図に示される電界分布となると仮定される。
続番号第１９９，８１Ｌその内容は本明細書において参
照により援用ツる。）において説明されているように、
ｉ−Ｄ界面近傍のＤ型物質中にはＤ＋重電荷欠乏してい
る１、補償用アクセプタに伺随する負電荷は非可動なの
で第６図に示される電界分布となると仮定される。
ｎ型ダイオードの順方向おＪ、び逆方向の電流−電圧特
性は第７図に示される。このデータは砒素ドープのシリ
コンベース装置に対し８°にで測定して得られている。
性は第７図に示される。このデータは砒素ドープのシリ
コンベース装置に対し８°にで測定して得られている。
逆方向電流は、印加バイアス−３Ｖ刊近でのブレイクタ
ウンが生ずるＪ：で１０−１３ へ未満である。一方、
順方向電流が＋ １ Ｖで約３．５Ｘ１０−１１△であ
る。逆方向バイアスにお【ノるブレイクダウンは空乏層
領域が広がってＤ型物質と電気的に接触したとき生ずる
どされている。
ウンが生ずるＪ：で１０−１３ へ未満である。一方、
順方向電流が＋ １ Ｖで約３．５Ｘ１０−１１△であ
る。逆方向バイアスにお【ノるブレイクダウンは空乏層
領域が広がってＤ型物質と電気的に接触したとき生ずる
どされている。
従来のｐ−ｎダイオードが結合されてバイポーラのｎｐ
ｎおよびｐｎｐ トランジスタを形成するのと全く同様
な方法で、この発明によりジャンクションダイオードは
結合されてトランジスタを形成する。このようなｎ型ト
ランジスタの構造は第８図に側面断面図として示される
。Ｄ型ベース３０には、不純物エネルギーバンドを作る
ために十分な濃度のドナー不純物が、またドナー９度の
半分未満に保たれる濃度のアクセプタ不純物がそれぞれ
ドープされる。ｎ＋コレクタ３２は金属型の伝導性を示
ずようにドープされ、かつｎ エミッタ３４は同様にド
ープされて金属型の伝導性を示す。
ｎおよびｐｎｐ トランジスタを形成するのと全く同様
な方法で、この発明によりジャンクションダイオードは
結合されてトランジスタを形成する。このようなｎ型ト
ランジスタの構造は第８図に側面断面図として示される
。Ｄ型ベース３０には、不純物エネルギーバンドを作る
ために十分な濃度のドナー不純物が、またドナー９度の
半分未満に保たれる濃度のアクセプタ不純物がそれぞれ
ドープされる。ｎ＋コレクタ３２は金属型の伝導性を示
ずようにドープされ、かつｎ エミッタ３４は同様にド
ープされて金属型の伝導性を示す。
第１のブロッキング領域３６は、ベースとコレクタとの
聞に配置され、一方、第２のブロッキングｆｒ４域３８
はベースとエミッタとの間にある。これらのｉ型のブロ
ッキング領域は低濃度不純物を右づるので、実質的に不
純物伝導機構によっては電荷輸送が生じない。オーミッ
クコンタクト４０゜４２および４４がベース、コレクタ
およびエミッタに設【ノられる。動作時に、エミッター
ベース接合が順方向バイアスであり、かつベース−コレ
クタ接合が逆方向バイアスのとき、トランジスタは導通
状態となる。エミッターベース接合を逆方向にバイアス
すると、トランジスタは非導通となる。
聞に配置され、一方、第２のブロッキングｆｒ４域３８
はベースとエミッタとの間にある。これらのｉ型のブロ
ッキング領域は低濃度不純物を右づるので、実質的に不
純物伝導機構によっては電荷輸送が生じない。オーミッ
クコンタクト４０゜４２および４４がベース、コレクタ
およびエミッタに設【ノられる。動作時に、エミッター
ベース接合が順方向バイアスであり、かつベース−コレ
クタ接合が逆方向バイアスのとき、トランジスタは導通
状態となる。エミッターベース接合を逆方向にバイアス
すると、トランジスタは非導通となる。
これは従来のバイポーラ（−ランジスタの場合と同様で
ある。
ある。
第８図のトランジスタに対する近似的なバンドの様子と
電界分布とは第９図に示される。エミッターベース接合
の順方向バイアスにより、電子２Ｇはエミッタからベー
スにン主人される。ベース−コレクタ接合に印加される
逆方向バイアスにより空乏化されていないベースの薄い
近似的に無電界の領域を横切った後、電子は再・−び空
乏層領域の電界によりコレクタ方向へ駆動される。近似
的に無電界の領域の幅はベース−コレクタ接合のバイア
スを調整づることにＪ：り制御される。同様なｎ型トラ
ンジスタは第１０図に示され、第８図の１−ランジスタ
と同様の構成要素を有Ｊるが、ベース４６はＡ型物質で
あり、エミッタ４８はｐ＋１１４物質であり、コレクタ
５０はｐ 型物質である点が異なる。
電界分布とは第９図に示される。エミッターベース接合
の順方向バイアスにより、電子２Ｇはエミッタからベー
スにン主人される。ベース−コレクタ接合に印加される
逆方向バイアスにより空乏化されていないベースの薄い
近似的に無電界の領域を横切った後、電子は再・−び空
乏層領域の電界によりコレクタ方向へ駆動される。近似
的に無電界の領域の幅はベース−コレクタ接合のバイア
スを調整づることにＪ：り制御される。同様なｎ型トラ
ンジスタは第１０図に示され、第８図の１−ランジスタ
と同様の構成要素を有Ｊるが、ベース４６はＡ型物質で
あり、エミッタ４８はｐ＋１１４物質であり、コレクタ
５０はｐ 型物質である点が異なる。
ｎ型検知器における種々の電流を表ね−り方稈式は従来
のバイポーラ１〜ランジスタに３＝１−Ｊる式と類似し
ている。すなわら、 ＩＥ！、 ＩＥｖｌ ＋Ｉ ＥＤ ・・・（２）ＩＣ＝
β１Ｅｙ１＋ＩｃＯ＝βγＩｉ＋Ｉｃ。
のバイポーラ１〜ランジスタに３＝１−Ｊる式と類似し
ている。すなわら、 ＩＥ！、 ＩＥｖｌ ＋Ｉ ＥＤ ・・・（２）ＩＣ＝
β１Ｅｙ１＋ＩｃＯ＝βγＩｉ＋Ｉｃ。
−αＩ、＋Ｉｃｏ ・・・（３）
１８ ＝（１−α）１．−Ｉｔ、 ・・・（４）となる
。ここで、ＩＥい は注入電子によるエミッターベース
接合を流れる電流、ｒｉｐ はベースからエミッタへの
Ｄ＋重電荷くあり得る）漏れ電流、ＩｃＯはベース−コ
レクタ接合の逆方向の漏れ電流である。パラメータβは
注入電子が空乏層領域に到達する確率（輸送効率）を示
し、γ・−Ｉａい／Ｉ６はエミッタ注入効率、およびα
−βγは電流増幅因子である。ブロッキング層により、
Ｌ Ｅｂ＜＜ＩＥｌ＋（であるので、γた１となる。輸
送効率βは■ｏ により制御され、１に極めて近くりる
ことができるので、１に近い電流増幅因子αが得られる
。これらのパラメータは従来のバイポーラ１−ランジス
タを説明する際に用いられるものと類似している。
。ここで、ＩＥい は注入電子によるエミッターベース
接合を流れる電流、ｒｉｐ はベースからエミッタへの
Ｄ＋重電荷くあり得る）漏れ電流、ＩｃＯはベース−コ
レクタ接合の逆方向の漏れ電流である。パラメータβは
注入電子が空乏層領域に到達する確率（輸送効率）を示
し、γ・−Ｉａい／Ｉ６はエミッタ注入効率、およびα
−βγは電流増幅因子である。ブロッキング層により、
Ｌ Ｅｂ＜＜ＩＥｌ＋（であるので、γた１となる。輸
送効率βは■ｏ により制御され、１に極めて近くりる
ことができるので、１に近い電流増幅因子αが得られる
。これらのパラメータは従来のバイポーラ１−ランジス
タを説明する際に用いられるものと類似している。
第１１図および第１２図は、この発明に従って構成され
るフォ１〜トランジスタの一実施例の側面断面図および
平面図を各々示す。ｎ十エミッタ基板５２は十分にドー
プされ金属型の伝導性を示す。
るフォ１〜トランジスタの一実施例の側面断面図および
平面図を各々示す。ｎ十エミッタ基板５２は十分にドー
プされ金属型の伝導性を示す。
第１のブロッキング層５４１は、不純バンドによる電荷
輸送が実質的に生じないように十分に少昂の不純物を含
んでエミッタ上に形成される。Ｄ型ベース層５６が第１
のブロッキング層、【二に形成される。第１のブロッキ
ング層５８がベース上に形成され、ｎ −ルクタ領域６
０が第２のブ［１ツキング層中に金属型の伝導性を示り
ように十分な屯の不純物をもって注入される。ベース層
５６は検知されるべき輻射波長域を吸収づる１、一方、
コレクタ領域おＪ：び第２のブロッキング層は透明であ
る。
輸送が実質的に生じないように十分に少昂の不純物を含
んでエミッタ上に形成される。Ｄ型ベース層５６が第１
のブロッキング層、【二に形成される。第１のブロッキ
ング層５８がベース上に形成され、ｎ −ルクタ領域６
０が第２のブ［１ツキング層中に金属型の伝導性を示り
ように十分な屯の不純物をもって注入される。ベース層
５６は検知されるべき輻射波長域を吸収づる１、一方、
コレクタ領域おＪ：び第２のブロッキング層は透明であ
る。
装置の上部から入射する幅用は透明なコンタク１−であ
るコレクタ６０およびブＩＩツーＶング層５８とを通過
してベース５６で吸収されて可動、Ｄｌ−電荷と電子と
の対を生成する。電子はＪぐに床められるが、一方、ベ
ース中のＤ 電荷の存在はエミッターベ−ス接合上の電
Ｗを増大さＵ、さらに新たな電子の注入を引き起こす。
るコレクタ６０およびブＩＩツーＶング層５８とを通過
してベース５６で吸収されて可動、Ｄｌ−電荷と電子と
の対を生成する。電子はＪぐに床められるが、一方、ベ
ース中のＤ 電荷の存在はエミッターベ−ス接合上の電
Ｗを増大さＵ、さらに新たな電子の注入を引き起こす。
任意の１−人電子は輻Ｑｌにより誘起された耐電荷と再
結合する確率が非常に小さいので、各々の生成されたＤ
＋重電荷対し多くの電子を注入することができ、大゛市
流がエミッタ回路に流れる。装置はこうして高利得を持
つ。このフｔ１〜］・ランジスタはペースコンタク１−
を浮かせたままで動作可能であるが、１つのベースコン
タクトが暗電流を制御可能にするために設けられる。当
業者はわかるように、このようなフォトトランジスタ【
よ、また、適当なチャンネルストップが含まれているな
ら、エミッタどコレクタとを交換して動作させることが
可能である。
結合する確率が非常に小さいので、各々の生成されたＤ
＋重電荷対し多くの電子を注入することができ、大゛市
流がエミッタ回路に流れる。装置はこうして高利得を持
つ。このフｔ１〜］・ランジスタはペースコンタク１−
を浮かせたままで動作可能であるが、１つのベースコン
タクトが暗電流を制御可能にするために設けられる。当
業者はわかるように、このようなフォトトランジスタ【
よ、また、適当なチャンネルストップが含まれているな
ら、エミッタどコレクタとを交換して動作させることが
可能である。
この発明のいくつかの典型的な実施例が示されて議論さ
れてきたが、この発明の改良例およびさらに他の実施例
は当業者には疑いなく明らかであろう。たとえば、この
発明の範囲から逸脱することなく、形態、形状おにび構
成要素の配列において種々の変形がなされるであろう。
れてきたが、この発明の改良例およびさらに他の実施例
は当業者には疑いなく明らかであろう。たとえば、この
発明の範囲から逸脱することなく、形態、形状おにび構
成要素の配列において種々の変形がなされるであろう。
さらに、本明細書で示され詳細に説明されてきたものと
等価な要素で置き換えられるであろう。部品もしくは接
続を逆に、さもなくば交換することもできるであろう。
等価な要素で置き換えられるであろう。部品もしくは接
続を逆に、さもなくば交換することもできるであろう。
また、この発明の成る特定の特徴は、他の特徴の用法と
独立に使用されるであろう。したがって、本明１１Ｉ書
で示される詫例は、当業者にこの発明の利点を使用する
方法を教示づるものであり、単に例示的であり、総括的
でないどみなされるべきである。前掲の特許請求の範囲
がこの発明の全範囲をはっきりと示づ３゜
独立に使用されるであろう。したがって、本明１１Ｉ書
で示される詫例は、当業者にこの発明の利点を使用する
方法を教示づるものであり、単に例示的であり、総括的
でないどみなされるべきである。前掲の特許請求の範囲
がこの発明の全範囲をはっきりと示づ３゜
第１図はｎ型半導体物質にお（）る３つの異なるレベル
の不純物′ｃＪ度に対Ｊるエネル−４−ｉ〜（位を示１
図である。第２図はこの発明にＪ、るジャンクションダ
イオードの断面図である。第３図は順方向バイアス時の
ジャンクションダイオードのエネルギーバンドを示す図
である。第４図は順方向バイアス印加時のジレンクショ
ンクィΔ−ドに’ｄＢプる電界の分布をグラフに示した
図である。第５図は逆方向バイアス時のジャンクション
ダイオードのエネルギーバンドを示す図である１、第６
図は逆方向バイアス印加時のジャンクションダイオード
における電界の分布を表わした図である。第７図はｎ型
ダイオードの順方向および逆方向の電流−電圧特性を示
す図である。第８図はこの発明によるｎ型トランジスタ
の断面構造の側面を示す図である。第９図はｎｆｆ！ｌ
〜ランジスタにおけるエネルギーバンドおよび電界の分
布を示す図である。第１０図（ｊ、１）型１〜ランジス
タの断面側面図である。第１１図はｎ型フＡトトランジ
スタの側面断面図である。第１２図は第１１図に示され
るフォトトランジスタの平面図である。 図において、１０．３２．３４はｎ 領域、１２．３０
はＤ領域、１４．．３６．３８はｉ領域、１６．１８．
４２，４０．４４はオーミックコンタク１〜．２０．２
２は不純物バンド、４６は△領域、４８．５０はｐ 領
域である。 な６３図中、同符号は同一・または相当部を示す。 特ＨＴ出願人 ロックウェル・インターナショナル←二
、七″Ｉｆｔブ ψ 番 ← −七１１ネゴ ←−Ｊ１ｔプ仁−【 × Ｊｉす且 υの 〉田 ＪｉｇＪ。 手続補正ＩＩ（方式） ％式％ ２、発明の名称 不純物バンド伝導半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国、カリフォルニア州、エル・セ
グンドイースト・イムベリアル・ハイウェイ、２２３０
名 称 ロックウェル・インターナショナル・コーポレ
ーション代表者 ルイス・クストウディア ４、代理人 住 所 大阪市北区天神１２丁目３番９号 八千代第一
ビル自発補正 ６、補正の対象 図面全図 ７、補正の内容 濃墨で描いた図面企図を別紙のとおり補充致します。な
お、内容についての変更はありません。 以上
の不純物′ｃＪ度に対Ｊるエネル−４−ｉ〜（位を示１
図である。第２図はこの発明にＪ、るジャンクションダ
イオードの断面図である。第３図は順方向バイアス時の
ジャンクションダイオードのエネルギーバンドを示す図
である。第４図は順方向バイアス印加時のジレンクショ
ンクィΔ−ドに’ｄＢプる電界の分布をグラフに示した
図である。第５図は逆方向バイアス時のジャンクション
ダイオードのエネルギーバンドを示す図である１、第６
図は逆方向バイアス印加時のジャンクションダイオード
における電界の分布を表わした図である。第７図はｎ型
ダイオードの順方向および逆方向の電流−電圧特性を示
す図である。第８図はこの発明によるｎ型トランジスタ
の断面構造の側面を示す図である。第９図はｎｆｆ！ｌ
〜ランジスタにおけるエネルギーバンドおよび電界の分
布を示す図である。第１０図（ｊ、１）型１〜ランジス
タの断面側面図である。第１１図はｎ型フＡトトランジ
スタの側面断面図である。第１２図は第１１図に示され
るフォトトランジスタの平面図である。 図において、１０．３２．３４はｎ 領域、１２．３０
はＤ領域、１４．．３６．３８はｉ領域、１６．１８．
４２，４０．４４はオーミックコンタク１〜．２０．２
２は不純物バンド、４６は△領域、４８．５０はｐ 領
域である。 な６３図中、同符号は同一・または相当部を示す。 特ＨＴ出願人 ロックウェル・インターナショナル←二
、七″Ｉｆｔブ ψ 番 ← −七１１ネゴ ←−Ｊ１ｔプ仁−【 × Ｊｉす且 υの 〉田 ＪｉｇＪ。 手続補正ＩＩ（方式） ％式％ ２、発明の名称 不純物バンド伝導半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国、カリフォルニア州、エル・セ
グンドイースト・イムベリアル・ハイウェイ、２２３０
名 称 ロックウェル・インターナショナル・コーポレ
ーション代表者 ルイス・クストウディア ４、代理人 住 所 大阪市北区天神１２丁目３番９号 八千代第一
ビル自発補正 ６、補正の対象 図面全図 ７、補正の内容 濃墨で描いた図面企図を別紙のとおり補充致します。な
お、内容についての変更はありません。 以上
Claims (18)
- （１） 自由電荷担体の熱生成が無視できる温の伝導型
の不純物を有する第１の半導体領域と、不純物エネルギ
バンドを生成するように十分な濃度の第１の伝導型の不
純物と、前記第１の伝導型不純物濃度の半分未満の濃度
の第２の伝導型の不純物とを有する第２の半導体領域と
、前記第１および第２の領域の間にあり、実質的に不純
物伝導機構による電荷輸送が生じ得ないにうな十分低い
不純物温度を右するブロッキング層とを備える、ダイオ
ード。 - （２） 前記第１の伝導型の不純物はさらにドナー不純
物を合む、特許請求の範囲第１項記載のダイオード。 - （３） 前記第１．第２およびブロッキング領域はシリ
コンを含み、かつ前記第１の伝導型不純物は砒素を含む
、特許請求の範囲第２項記載のダイオード。 - （４） 前記第１の半導体領域はさらに第１の半導体層
を含み、前記ブロッキング領域は前記第１の層上に配置
されるブロッキング層を含み、前記第２の半導体領域は
ざらに前記ブロッキング層上に形成される第２の半導体
層を含む、特に！［請求の範囲第２項記載のダイオード
。 - （５） 前記ブロッキング層と反対側の前記第１の層上
に配置される第１のＡ−ミックコンタク１〜と、 前記ブロッキング層と反対側の前記第２の層上に配置さ
れる第２のオーミックコンタクトをさらに備えた、特許
請求の範囲第４項記載のダイオード。 - （６） 前記第１の伝導型の不純物はさらにアクセプタ
不純物を含む、特許請求の範囲第１項記載のダイオード
。 - （７） 前記第１．第２およびブ［１ツキング領域はシ
リコンを含み、かつ前記第１の伝導型不純物はガリウム
を含む、特許請求の範囲第６項記載のダイオード。 - （８） 前記第１の半導体領域は第１の半導体層を含み
、前記ブロッキング領域は前記第１の層上に配置される
ブロッキング層を含み、かつ前記第２の半導体領域は前
記ブロッキング層上の第２の半導体層を含む、特許請求
の範囲第６項記載のダイオード。 - （９） 前記ブロッキング層と反対側の前記第１の層上
に配置される第１のオーミックコンタクトと、 前記ブロッキング層と反対側の前記第２の層上に配置さ
れる第２のオーミックコンタクトとをさらに備える、特
許請求の範囲第８項記載のダイオード。 - （１０） 自由電荷担体の熱生成が無視できる温度で動
作する半導体ダイオードであって、金属型の伝導性を示
すように十分な濃度の第１の伝導型の不純物を有する第
１の半導体層と、不純物エネルギーバンドを生成するよ
うな十分な濃度の第１の伝導型の不純物と、前記第１の
不純物濃度の半分未満の第２の伝導型の不純物とを右づ
゛る第２の半導体層ど、 前記第１および第２の半導体層の間に設けられ、不純物
伝導機構にＪ：る電荷輸送が実質的に生じないような十
分に低い不純物濃度を有するブロッキング層と、 前記第１の半導体層の前記ブロッキング層と反対側に配
置される第１のオーミックコンタク１−とＶ前記第２の
半導体層の前記ブロッキング層ど反対側に配置される第
２のオーミックコンタクトとを備える、ダイオード。 - （１１） 自由電荷担体の熱生成が無視できる温度で動
作するトランジスタであって、金属型の伝導性を示すよ
うな十分な濃度の第１の伝導型の不純物を右する半導体
コレクタと、不純物エネルギーバンドを形成づるようイ
１十分な濃度の第１の伝導型の不純物と、前記第１の伝
導型不純物濃度の半分未満の濃度の第２の伝導型の不純
物とを有する半導体ベースと、 金属型の伝導性を示すような十分な濃度の第１の伝導型
の不純物を右する半導体エミッタと、前記ベースと前記
コレクタとの間に配置される第１のブロッキング領域と
、 前記ベースと前記エミッタとの間にＩｉ！置される第２
のブロッキング領域とを備え、 前記第１および第２のブロッキング領域は実質的に不純
物伝導機構による電荷輸送が生じないような十分に低い
不純物濃度を右する、トランジスタ。 - （１２） 前記第１の伝導型不純物はさらにドナー不純
物を含む、特許請求の範囲第１１項記載の１−ランジス
タ。 - （１３） 前記コレクタはさらにコレクタ層を９み、前
記第１のブロッキング領域はさらに前記コレクタ層上に
形成される第１のブロッキング層を含み、前記ベースは
さらに前記コレクタ層と反対側の前記第１のブロッキン
グ層上に形成されるベース層を含み、前記第２のブロッ
キング領域ｔよ前記第１のブロッキング層を反対側の前
記ベース層上に形成される第２のブ［ｊツキング層を含
み、前記エミッタは前記第２のブロッキング層上に前記
ベース層の反対側に形成されるエミツタ層とを含む、特
許請求の範囲第１２項記載のトランジスタ。 - （１４） 前記第１のブロッキング層の反対側の前記コ
レクタ層上に配置される第１のオーミックコンタクトと
、 前記第２のブロッキング層の反対側の前記エミツタ層上
に配置される第２のオーミックコンタクトと、 前記ベース層上に配置される第３のＡ−ミンクコンタク
トをさらに備える、１４１１請求の範囲第１３項記載の
トランジスタ。 - （１５） 前記第１の伝導型の不純物はさらにアクセプ
タ不純物を含む、特−１［請求の範囲第１１項記載のト
ランジスタ。 - （１６） 前記コレクタはさらにコレクタ層を含み、前
記第１のブロッキング領域はさらに前記コレクタ層上に
形成される第１のブロン４：ング層を含み、前記ベース
はさらに前記第１のブロッキング層上の前記コレクタ層
の反対側に形成されるベース層を含み、前記第２のブロ
ッキング領域はさらに前記ベース層上の前記第１のブロ
ッキング層の反対側に形成される第２のブロッキング層
を含み、かつ前記エミッタは前記第２のブロッキング層
上の前記ベース層の反対側に形成されるエミツタ層を含
む、特許請求の範囲第１５項記載のトランジスタ。 - （１７） 前記コレクタ層上に前記第１のブロッキング
層と反対側に配置される第１のオーミックコンタクトと
、 前記エミツタ層上の前記ブロッキング層ど反対側に配置
される第２のオーミックコンタク１〜と、前記ベース層
上に配置される第３のオーミックコンタクトとをさらに
備える、特許請求の範囲第１６項記載のトランジスタ。 - （１８） 自由電荷担体の熱生成が無視できる温度で動
作するトランジスタであって、金属型の伝導性を示すよ
うな十分な濃度の第１の伝導型の不純物を右する半導体
層と、実質的に不純物伝導ｎＷｉによる電荷輸送が生じ
ないように十分な低濃度の不純物を右し、前記コレクタ
層上に形成され・る第１のブ１］ツキング層と、前記第
１のブロッキング層上に前記コレクタ層の反対側に形成
され、不純物エネルギーバンドを生成するに十分な温度
の第１の伝導型の不純物と、前記第１の府伝導型不純物
濃度の半分未満の温度の第２の伝導型の不純物とをイ１
づる半導体ベース層と、 前記ベース層上に前記第１のブ１］ツキング層と反対側
に形成され、実質的に不純物伝導機構によっては電荷輸
送が生じない十分にイ］（い不純物濃度を有づる第２の
ブロッキング層と、 前記第２のブロッキング層上に前記ベース層の反対側に
形成され、金属型伝導性を示Ｊに十分な濃度の第１の伝
導型不純物を右Ｊ゛る半導体エミツタ層と、 前記コレクタ層上に前記第１のブロッキング層の反対側
に配置される第１のオーミックコンタクＩへと、 前記エミツタ層上に前記第２のブロッキング層の反対側
に配置される第２のオーミックコンタクトと、 前記ベース層上に配置される第３のオーミックコンタク
１へとを備える、トランジスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/532,332 US4586074A (en) | 1983-09-15 | 1983-09-15 | Impurity band conduction semiconductor devices |
| US532332 | 1983-09-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085570A true JPS6085570A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0582749B2 JPH0582749B2 (ja) | 1993-11-22 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP59190458A Granted JPS6085570A (ja) | 1983-09-15 | 1984-09-11 | 不純物バンド伝導半導体装置 |
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|---|---|
| US (1) | US4586074A (ja) |
| EP (2) | EP0347953B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6085570A (ja) |
| CA (1) | CA1243388A (ja) |
| DE (2) | DE3483237D1 (ja) |
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| US4962304A (en) * | 1988-12-23 | 1990-10-09 | Rockwell International Corporation | Intrinsic impurity band conduction detectors |
| US5001532A (en) * | 1989-09-06 | 1991-03-19 | Rockwell International Corporation | Impurity band conduction detector having photoluminescent layer |
| US5294374A (en) * | 1992-03-20 | 1994-03-15 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Electrical overstress materials and method of manufacture |
| US5457337A (en) * | 1994-10-07 | 1995-10-10 | Hughes Aircraft Company | Low-noise gain-mode impurity band conduction detector design |
| US10426951B2 (en) | 2016-08-19 | 2019-10-01 | Pacesetter, Inc. | Medical tool employing a warning mechanism notifying that a rotational limit has been reached |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010590A (ja) * | 1973-05-24 | 1975-02-03 | ||
| JPS56120170A (en) * | 1980-01-29 | 1981-09-21 | Western Electric Co | Inclinatoin inhibit band rectifying semiconductor device |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3356866A (en) * | 1966-08-17 | 1967-12-05 | Bell Telephone Labor Inc | Apparatus employing avalanche transit time diode |
| US3886579A (en) * | 1972-07-28 | 1975-05-27 | Hitachi Ltd | Avalanche photodiode |
| US3822153A (en) * | 1973-03-26 | 1974-07-02 | Bell Telephone Labor Inc | Method for fabricating a double drift diode |
| JPS52101990A (en) * | 1976-02-21 | 1977-08-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device for photoelectric transducer and its manufacture |
| US4127861A (en) * | 1977-09-26 | 1978-11-28 | International Business Machines Corporation | Metal base transistor with thin film amorphous semiconductors |
| US4568960A (en) * | 1980-10-23 | 1986-02-04 | Rockwell International Corporation | Blocked impurity band detectors |
| US4410902A (en) * | 1981-03-23 | 1983-10-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Planar doped barrier semiconductor device |
-
1983
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-
1984
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- 1984-08-17 DE DE89115475T patent/DE3486215T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1984-09-13 CA CA000463121A patent/CA1243388A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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